工业上常以铬铁矿（主要成分为亚铬酸亚铁FeCr2O4，还有Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料生产红矾钠（Na2Cr2O7），某实验小组模拟其流程如图1所示：（1）FeCr2O4中Cr的化合价为，步骤①焙烧时

Question

工业上常以铬铁矿（主要成分为亚铬酸亚铁FeCr₂O₄，还有Al₂O₃、SiO₂等杂质）为主要原料生产红矾钠（Na₂Cr₂O₇），某实验小组模拟其流程如图1所示：
（1）FeCr₂O₄中Cr的化合价为___，步骤①焙烧时所用的仪器名称为___；步骤①中生成Na₂CrO₄的化学方程式为___．
（2）步骤①煅烧反应极慢，需要升温至纯碱呈熔融状态，反应速率才能加快，其主要原因为___．
（3）步骤②过滤时所用到的玻璃仪器有___；
（4）步骤③用硫酸将溶液的pH调至中性，所得滤渣2的主要成分是___、___；
（5）步骤④向滤液2加入硫酸酸化过程中，溶液由黄色变为橙色，反应的离子方程式为___．
（6）图2是Na₂Cr₂O₇•2H₂O和Na₂SO₄的溶解度曲线，步骤④中获得副产品Na₂SO₄的实验操作方法为___．

Answer 1

（1）FeCr₂O₄中铁元素化合价是+2价，氧元素-2价，则铬元素化合价+3价，“瓷质”或“石英质”仪器都含有二氧化硅，高温下与碳酸钠反应，故选择“铁质”仪器；步骤①中生成Na₂CrO₄的化学方程式为4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂(高温.)/()8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂；
故答案为：+3；铁坩埚；4FeCr₂O₄+8Na₂CO₃+7O₂(高温.)/()8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂；
（2）步骤①中，纯碱融化后，增大反应物的接触面积，使反应速率加快，所以升温至纯碱呈熔融状态，反应速率较快；
故答案为：纯碱融化后，增大反应物的接触面积，使反应速率加快；
（3）过滤时所用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒；
故答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒；
（4）加入稀硫酸调节pH至中性，Na₂SiO₃、2NaAlO₂生成不溶的H₂SiO₃、Al（OH）₃，过滤，所以滤渣为H₂SiO₃、Al（OH）₃；
故答案为：H₂SiO₃（H₄SiO₄或SiO₂•H₂O）；Al（OH）₃；
（5）酸化的目的是使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，则CrO₄^2-在酸性条件下与H⁺离子反应生成Cr₂O₇^2-，该反应为可逆反应，反应的离子方程式为2CrO₄^2-+2H⁺⇌Cr₂O₇^2-+H₂O；
故答案为：2CrO₄^2-+2H⁺⇌Cr₂O₇^2-+H₂O；
（6）由图2可知，温度高有利于硫酸钠结晶析出，可以防止Na₂Cr₂O₇•2H₂O结晶析出，获得副产品Na₂SO₄的实验操作方法为将滤液2加热浓缩后趁热过滤得副产品Na₂SO₄；
故答案为：将滤液2加热浓缩后趁热过滤得副产品Na₂SO₄．